智能船舶系统在散货船上的设计应用.pdf
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1、 第 卷 第 期江苏船舶.年 月.智能船舶系统在散货船上的设计应用杨海建宋洋涛王 楠(南通中远海运川崎船舶工程有限公司江苏 南通)摘 要:为适应船舶设计制造及航运发展的智能化趋势在物联网及大数据的背景下结合船东需求与船厂技术积累分析了 散货船智能船舶系统的设计思路、系统架构、应用功能等完成了智能船舶平台的开发与应用 实际应用结果表明:系统实现了船舶主要设备运行状态的监测、辅助决策、能效监测与分析等功能在提高船舶的营运能效的同时为船厂对船舶实际运营性能的分析提供了支持关键词:智能船舶通信协议数据分析能效监测中图分类号:.文献标志码:./.引言网络通信技术和智能控制技术的发展促进了船舶向数字化、网
2、络化、智能化方向发展 船舶智能化系统的应用:一方面提高了船舶运营及管理效率如船岸互联互通、设备维护、设备优化、船舶运营统计分析等另一方面利用船舶实际运行数据的反馈能够分析船舶运营性能、设备运行状态等从而优化船舶设计根据中国船级社智能船舶规范()规定智能船舶系统的功能可分为智能能效、智能机舱等国内学者基于不同应用方向对智能船舶系统功能进行了大量的研究 李林以电子海图系统为平台对 信息的解析及在电子海图系统上的显示进行了研究 王晓东等基于船舶的样本集通过支持向量机模型算法对船舶主机故障诊断预测进行了研究 邓晓光以集装箱船为目标船型通过建模仿真分析了船舶航速与运营能耗的关系用于指导优化船舶航行速度降
3、低燃油消耗智能船舶系统正逐步应用到实船项目中 目前相关研究大多是通过系统仿真技术对某一项智能化技术进行验证分析缺少从设计到实船应用的综合性分析和基于船厂角度的智能化应用功能的设计 本文开发的智能船舶系统采用“平台 应收稿日期:收稿日期:交通运输部 年度交通运输行业重点科技项目()作者简介:杨海建()男硕士高级工程师从事船舶电气设计工作宋洋涛()男硕士工程师从事船舶电气设计工作王楠()男硕士高级工程师从事船舶总体开发研究工作用”的框架基于实船设备配置和应用功能需求分别对系统架构、数据采集传输、系统设计、功能应用等方面进行了研究并以某 散货船为研究对象实现了船舶营运数据的自动采集、传输和处理、运营
4、状态的实时监测以及船舶营运数据的分析最后提出改善船舶运营及设计的有效措施 智能应用平台设计智能船舶系统设计主要考虑船端运营和岸端管理应用通过卫星通信系统实现船端和岸端系统互联互通 从船舶运营管理角度出发船舶智能化功能主要关注 个方面:提升船舶运营的管理效率和降低船舶运营的能耗 基于此系统分为船端系统应用平台和岸端系统应用平台(见图)图 智能船舶系统功能模块 船端系统平台包含以下功能模块:船舶能效监测模块主要用于监测船舶运行时的实时船舶能效营运指数()值、单海里油耗等能效参数油耗监测模块主要用于监测当前燃油存量、消耗量和各设备油耗状态纵倾优化功能主要用于优化船舶浮态降低船舶航行阻力从而减少船舶油
5、耗主机性能评估模块主要用于监测船舶主机各系统运行状态对异常运行情况发出报警并提供维护建议报告管理模块利用自动采集船舶设备运行参数定期向 江 苏 船 舶第 卷岸基指定位置发送报告信息岸端系统平台包含以下功能模块:远程监控模块主要用于实时监测船舶设备运行状态辅助岸基船队运营管理历史数据模块主要用于分析一段时间内的船舶航行、外部环境等数据性能分析模块通过对船舶长期运行数据的积累分析船舶不同时期航行性能的变化 随着船舶运营数据的积累可通过岸端系统平台分析船舶系统设计与实际运营的偏差为改善船舶设计提供支撑 数据采集与传输根据上述功能设计系统主要采集的导航设备信号和机舱设备信号见表 表 设备信号清单设备信
6、号电罗经航向、转向率船舶定位系统经纬度、对地速度计程仪对水航速舵角指示器舵角风速风向仪风速、风向测深仪水深吃水计吃水主机功率、转速、爆压、排气温度等发电机功率、运行时间等液位计油舱液位设备参数大容量设备运行电流信号 为了降低设备成本系统设计考虑尽量重复利用现有传感器数据从各处集中控制站中采集数据 散货船配置综合导航系统、机舱监测报警系统和主机控制系统综合导航系统通过雷达集成所有导航设备数据并集中送出 该 接 口 为 接 口 采 用 通信协议 系统通过该接口既可以将内部导航信号统一打包送出又能形成有效的网络隔离防止外围系统对船舶导航系统内部网络造成网络威胁 系统采集网络见图 主机控制系统内部采集
7、主机爆压、压缩压力等重要燃烧参数 由于该系统本身与机舱监测报警系统有数据交互因此将主机控制系统的所有数据送入机舱监测报警系统机舱监测报警系统再将主机、发电机、锅炉等设备的数据打包送出 各设备通信协议信息见表 标准是船舶导航及无线电设备数字接口标准其中:/是对串行接口通信标准的规定 是对以太网通信的规定串行通信协议中定义了不同信息对应的固定通信语句如 代表对水速度信息/是用于传送船舶自动识别系统信息的语句包括自身船舶信息和周围船舶信息 但是通过 标准解析出的结果是封装后的信息需要根据.协议经过 位 码表转换才能解析出对应的船舶信息图 信号采集接线图表 设备通信协议设备接口通信协议通信语句主要信号
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